Modelo de simulação otimiza compressores scroll
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Christina Genet
Um estudo científico propõe uma abordagem experimental e numérica para apoiar o desenvolvimento de compressores scroll que utilizam refrigerantes de baixo GWP, e assim melhorar o desempenho de sistemas de climatização e refrigeração.
A transição para refrigerantes com menor potencial de aquecimento global (GWP) coloca novos desafios ao desenvolvimento de equipamentos de climatização e refrigeração. Um estudo publicado na revista científica Applied Thermal Engineering apresenta um modelo de simulação validado experimentalmente que permite prever o desempenho de compressores scroll que utilizam fluidos frigorigéneos com baixo GWP.
A investigação, desenvolvida por uma equipa que inclui investigadores ligados ao Instituto Internacional do Frio (IIR), centra-se numa primeira fase no R290 (propano) e no R454C, dois refrigerantes com menor impacto climático do que os fluidos convencionais que se pretende substituir. A substituição de um refrigerante para outro não é, contudo, uma operação necessariamente direta e pode exigir alterações na conceção do compressor.
Para responder a este desafio, os investigadores desenvolveram um modelo baseado nos fenómenos físicos que ocorrem durante o funcionamento do compressor. A ferramenta tem em conta as transferências de calor no interior do equipamento, as perdas mecânicas, as fugas de refrigerante e a influência do comportamento dos diferentes componentes. A conjugação de uma modelação detalhada com a caracterização experimental permite compreender melhor os fatores que condicionam o desempenho do equipamento.
Os resultados das simulações evidenciam as limitações da substituição direta de refrigerantes. A utilização de R290 ou R454C num compressor originalmente concebido para funcionar com R410A pode provocar perdas significativas de desempenho. Uma das razões identificadas prende-se com as diferenças de densidade do vapor, que podem gerar uma incompatibilidade entre as propriedades do novo fluido e a geometria do compressor existente.
A principal conclusão do estudo é, por isso, a necessidade de desenvolver compressores especificamente adaptados às características de cada refrigerante, em vez de pressupor que a simples substituição do fluido de trabalho permite obter um desempenho equivalente. Numa fase seguinte, a equipa pretende aplicar esta metodologia à otimização dos compressores para R290 e R454C, bem como quantificar os ganhos de desempenho alcançáveis.
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